(57)【要約】【課題】  金属ろう材を用いてパッケージを封止する電子デバイスにおいて、ベースにリッドを封止する作業を容易にし、生産性の向上及び製造コストの低減を図る。【解決手段】  一方の面に開放されたキャビティ７と電極及び配線パターン５とをそれぞれ有する複数のベース１からなるベース板２を形成し、各ベースのキャビティ内に圧電振動片６を固定する。複数のリッド１０からなるリッド板１１を形成し、その一方の面に金属ろう材１２を付着する。ベース板とリッド板とを重ね合わせ、レーザビームで金属ろう材を溶融させ、各ベースにリッドを気密に接合封止する。リッド板をレーザビームで切断して個片化した後、ベース板を各ベースの外形に沿ってダイシングにより切断し、圧電振動子を個片化する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その一方の面に開放されたキャビティと電極及び配線パターンとをそれぞれ有する複数のベースからなるベース板を形成し、前記各ベースの前記キャビティ内に電子部品を固定しかつ電気的に接続する工程と、
所定の外形寸法を有する複数のリッドからなる金属製のリッド板を形成し、その一方の面に金属ろう材を付着させ、かつ前記リッドの外形を画定する多数の細溝を形成する工程と、
前記ベース板の前記一方の面に前記リッド板の前記一方の面を、前記各ベースと前記各リッドとを整合させて重ね合わせ、前記各リッドを対応する前記ベースに押圧しつつ、前記金属ろう材を溶融させて前記各ベースに前記リッドを気密に接合封止する工程と、
前記ベース板及びリッド板を前記ベース及びリッドの外形に沿って切断し、電子デバイスを個片化する工程とを有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
その一方の面に開放されたキャビティと電極及び配線パターンとを有する複数のベースを形成し、前記各ベースの前記キャビティ内にそれぞれ電子部品を固定しかつ電気的に接続する工程と、
所定の外形寸法を有する複数のリッドからなるリッド板を形成し、かつその一方の面に金属ろう材を付着する工程と、
前記リッド板の前記一方の面に前記各ベースの前記一方の面を、前記各ベースと前記各リッドとを整合させて重ね合わせ、前記各リッドを対応する前記ベースに押圧しつつ、前記金属ろう材を溶融させて前記各ベースに前記リッドを気密に接合封止する工程と、
前記リッド板を前記リッドの外形に沿って切断し、電子デバイスを個片化する工程とを有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
レーザビーム、電子ビーム又はシーム溶接により、前記金属ろう材を溶融させて前記各ベースに前記リッドを気密に接合封止することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項４】
レーザビームにより前記リッド板を切断することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記電子部品が圧電振動片であることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動片や半導体集積回路（ＩＣ）チップなどの電子部品をパッケージに実装して気密に封止する圧電デバイス、半導体デバイス、その他の電子デバイスを製造する方法に関し、特に金属ろう材を用いてパッケージを封止する電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より電子機器の小型化、薄型化に伴い、圧電デバイスなどの電子デバイスはより一層の小型化・薄型化が要求されると共に、回路基板等への実装に適した表面実装型のものが多用されている。一般に表面実装型の電子デバイスは、セラミックなどの絶縁材料で形成したパッケージに圧電振動片などの電子部品を実装し、金属製のリッドを金属ろう材で接合することにより封止する構造が広く採用されている。
【０００３】
これらのパッケージでは、例えばパッケージ周縁部にろう付けしたシールリングに金属めっき層を形成し、金属製キャップに金属めっき層を形成して重ね合わせ、シーム溶接により溶融接合する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、セラミック容器の外周枠上を金属めっきしてメタライズ部を設け、金属板からなる蓋の片面に金属ろう材を付着させ、それらを接触させた状態で電子ビームを照射し、該金属ろう材を溶融させてそれらを溶接し、パッケージを封止する方法が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００４】
更に上記特許文献１には、ベース周縁部に金属めっき層を形成し、その上に金属製のリッドを重ね、レーザビーム又は電子ビームでリッドを直接溶融させて接合することにより気密封止する方法が開示されている。また、上記特許文献１には、セラミック容器の外周枠上に設けたメタライズ部と、金属蓋の片面に付着させた金属ろう材とを重ね合わせ、ローラ電極で加圧・通電することにより、シーム溶接する方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−４６０７５号公報
【特許文献２】特開２０００−３９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術は、いずれも個片化されたベースとリッドとを接合するものであり、それらを接合する際には、ベースとリッドとをそれぞれ整合するように位置決めする必要がある。そのため、ベース及びリッドの取扱いが面倒で多大な手間及び労力を要し、生産性を低下させるという問題がある。特にレーザビームを用いて封止する場合には、位置決めしてリッドを仮付けした後に本封止を行うので、仮付け専用に大型の装置が必要で、製造コスト増加の要因になっていた。また、個々のリッドにそれぞれ封止材の金属ろう材を付着させるので、非常に手間及び労力を要し、リッドの価格を高いものにしていた。
【０００７】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属ろう材を用いてパッケージを封止する電子デバイスにおいて、ベースにリッドを封止する作業が容易で、生産性の向上及び製造コストの低減を図ることができる電子デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、上記目的を達成するために、その一方の面に開放されたキャビティと電極及び配線パターンとをそれぞれ有する複数のベースからなるベース板を形成し、各ベースのキャビティ内に、例えば圧電振動片である電子部品を固定しかつ電気的に接続する工程と、所定の外形寸法を有する複数のリッドからなる金属製のリッド板を形成し、その一方の面に金属ろう材を付着させ、かつリッドの外形を画定する多数の細溝を形成する工程と、ベース板の前記一方の面にリッド板の前記一方の面を、各ベースと各リッドとを整合させて重ね合わせ、各リッドを対応するベースに押圧しつつ、例えばレーザビーム、電子ビーム又はシーム溶接により、金属ろう材を溶融させて各ベースにリッドを気密に接合封止する工程と、ベース板及びリッド板をベース及びリッドの外形に沿って切断し、電子デバイスを個片化する工程とを有する電子デバイスの製造方法が提供される。
【０００９】
このように複数のベースからなるベース板及び複数のリッドからなるリッド板を用いることによって、部品点数が少なくなりかつ部品コストを低減できると共に、それらを位置合わせして重ね合わせることによって、一括して封止できるので、個々のベースとリッドとを個別に位置合わせする必要が無くなり、ベース及びリッドの取り扱い、並びに封止作業が簡単になる。そのため、生産性を向上させかつ製造コストを低減することができる。特にレーザビームを用いる場合には、従来のように専用の仮付け装置を用いる必要がなくなるので、封止工程がより簡単になりかつその作業性が向上し、製造コストがより一層低減する。更に、リッド板は、各リッドの外形を画定するように設けた細溝によって、リッドをベース板に向けて押圧すると撓むので、特にセラミックシート材料で形成した場合などに生じ得るベース板の平面内での撓みをベース毎に吸収することができ、それによりベース板全体について良好な接合状態、気密封止性を得ることができる。
【００１０】
本発明の別の側面によれば、その一方の面に開放されたキャビティと電極及び配線パターンとを有する複数のベースを形成し、各ベースのキャビティ内にそれぞれ電子部品を固定しかつ電気的に接続する工程と、所定の外形寸法を有する複数のリッドからなるリッド板を形成し、かつその一方の面に金属ろう材を付着する工程と、リッド板の前記一方の面に各ベースの前記一方の面を、各ベースと各リッドとを整合させて重ね合わせ、各リッドを対応するベースに押圧しつつ、例えばレーザビーム、電子ビーム又はシーム溶接により、金属ろう材を溶融させて各ベースにリッドを気密に接合封止する工程と、リッド板をリッドの外形に沿って切断し、電子デバイスを個片化する工程とを有する電子デバイスの製造方法が提供される。
【００１１】
このように複数のリッドからなるリッド板を用いることによって、同様に部品点数が少なくなりかつ部品コストを低減できると共に、リッド板に個々のベースを位置合わせして重ね合わせることによって、一括して封止できるので、個々のベースとリッドとを個別に位置合わせする必要が無くなり、ベース及びリッドの取り扱い、並びに封止作業が簡単になる。そのため、生産性を向上させかつ製造コストを低減することができる。特にレーザビームを用いる場合には、従来のように専用の仮付け装置を用いる必要がなくなるので、封止工程がより簡単になりかつその作業性が向上し、製造コストがより一層低減する。更に、リッド板は、各リッドの外形を画定するように設けた細溝によって、リッドをベース板に向けて押圧すると撓むので、特にセラミックシート材料で形成した場合などに生じ得るベース板の平面内での撓みをベース毎に吸収することができ、それによりベース板全体について良好な接合状態、気密封止性を得ることができる。
【００１２】
或る実施例では、レーザビームによりリッド板を切断することにより、その母材が露出した切断面をレーザビームの高熱で酸化できるので、防錆効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しつつ、本発明による方法の好適な実施例を用いて、電子デバイスとして圧電振動子を製造する工程を詳細に説明する。
本発明の第１実施例によれば、図１（Ａ）に示すように多数のベース１からなるベース板２を形成する。ベース板２は、図２（Ａ）に示すように、２枚のセラミックシート３，４を積層して接着することにより形成される。下側のセラミックシート３は、図２（Ｂ）に良く示すように、圧電振動片を実装するために必要な所定数の電極及び配線パターン５が縦及び横方向に連続して予め形成されている。上側のセラミックシート４には、圧電振動片を収納するキャビティを画定するために必要な所定数の開口６が縦及び横方向に連続して予め形成されている。これらのセラミックシート３，４によって、その上面にキャビティ７を開放させた前記所定数のベース１を縦及び横方向に連続させて一体に形成したベース板２が形成される。更にベース板２の上面には、従来技術と同様の金属めっき層８が一様な膜厚に形成されている。ベース板２の各ベース１には、それぞれ圧電振動片９をキャビティ７内に実装し、前記電極に接続して固定する。
【００１４】
更に本実施例では、図３（Ａ）に示すように、ベース板２の各ベース１にそれぞれ対応する前記所定数のリッド１０からなるリッド板１１を形成する。リッド板１１は、例えばコバール（Ｋｏｖａｒ）（商品名）、ＮＳＤ（４２アロイ）、ＮＳＩ（４２アロイ）などのＮｉＦｅ合金からなる所定厚さの金属板で形成され、その表面全体にニッケルめっきが施されている。リッド板１１の一方の面には、封止材としてＡｕ／Ｓｎ、Ａｕ／Ｃｕ、はんだ、銀ろうなどの金属ろう材１２が全面に一様な厚さで付着されている。
【００１５】
更に、リッド板１１には、図３（Ｂ）に良く示すように、その両側辺が各リッド１０の外形１３を画定するように、各リッド１０の角部付近に設けた短い連結部分を挟んで縦方向又は横方向に延長する、一定幅の多数の細溝１４が貫設されている。また、各細溝１４の中心を、各リッド１０に対応するベース１の外形１５が通るようになっている。
【００１６】
前記各ベースをリッドで気密封止するために、図４に示すように、キャビティ７側を上向きにしてベース板２を所定位置に配置し、その上にリッド板１１を、金属ろう材１２側を下向きにして重ね合わせる。本実施例では、ベース板２とリッド板１１とを位置合わせすることにより、各ベース１とリッド１０とを整合させることができるので、従来のように個々のベースとリッドとを位置合わせする必要がない。従って、取り扱いが簡単で作業が容易であり、生産性が向上する。
【００１７】
本実施例では、リッド板１１の各リッド１０をそれぞれ下向きに付勢するばねからなる付勢手段１６を設ける。セラミックシートの積層体からなるベース板２は、実際には全く平坦に製造することが困難で、平面内でその位置によって多少の撓みを有する。本実施例では、リッド板１１の各リッド１０が、その外周を囲むように細溝１４が設けられているので、付勢手段１６の作用により下向きに僅かに変位させることができる。これにより、ベース板２の撓みをベース１毎に吸収し、各ベース１にリッド１０を概ね一様に押圧し接触させることができる。別の実施例において、付勢手段１６は、ゴムなどの弾性体や、空気などの流体圧力を用いた加圧手段に置き換えることができる。
【００１８】
この状態で、ベース板２及びリッド板１１を封止装置内に搬送する。前記封止装置内を真空に減圧し又は更に窒素雰囲気に置換した後、上方から各ベース１の上端面と対応するリッド１０の下面とを接合させる部分にレーザビームＡを照射する。これにより、リッド板１１表面の金属ろう材１２を溶融させて、各ベース１とリッド１０とを順次接合して気密封止する。
【００１９】
次に、リッド板１１の各細溝１４の間に残る前記連結部分にレーザビームＢを照射し、これを切断して、ベース１に接合した状態で各リッド１０を個片化する。このとき、レーザビームの高温で、一旦溶着した金属ろう材１２が再溶融しないように、ベース板２及びリッド１０全体を冷却しながらレーザ照射を行うことが好ましい。このようにレーザ照射でリッド板１１を切断することにより、その母材が露出した切断面をレーザビームの高熱で酸化できるので、防錆効果が得られる。
【００２０】
このようにしてリッド１０を接合したベース板２は、ベース１の外形線に沿ってダイシングすることにより切断して個片化する。これにより、それぞれ気密に封止された前記所定数の圧電振動子が得られる。別の実施例では、ダイシング以外に、サンドブラスト法などの別の手段でベース板２を切断することにより、個片化することもできる。
【００２１】
図５（Ａ）は、本実施例の変形例によるリッド板１１を示している。このリッド板１１は、図中縦方向に延長する細溝１４間の前記連結部分が部分的にプレス加工され、その部分１７の裏側即ちそのベース１との接合面側に凹み１７ａが形成されている。凹み１７ａは、前記縦方向の細溝１４を横切る向きの短い溝状をなす。図５（Ｂ）に示すように、リッド板１１をベース板２に接合したとき、その上端面との間に凹み１７ａによる僅かな空所が形成される。この空所に、レーザビームの照射により金属ろう材１２から発生するガスをトラップし、前記連結部分を切断したときに外部に排気することができる。特に金属ろう材１２にはんだを用いた場合、キャビティ７内に残存すると好ましくないガスが発生するが、これを排除できるので好ましい。
【００２２】
本発明の第２実施例では、上記第１実施例のベース板２に代えて、図６に示すように予め所定の外形寸法に個片化されたベース１８を使用する。ベース１８は、第１実施例のベース１と同様に、セラミックシート１８ａ，１８ｂの２層構造からなり、圧電振動片を実装するための電極及び配線パターン１９とキャビティ２０とが形成され、かつ上端面には金属めっき層８が形成されている。ベース１８には、従来と同様にして、キャビティ２０内に圧電振動片２１が実装され、前記電極に接続して固定される。
【００２３】
本実施例では、第１実施例と同様に、所定数のリッド１０を一体に形成した図３のリッド板１１を使用する。図７に示すように、所定数のベース１８を配列しかつその上にリッド板１１を、各ベース１８にリッド１０を整合させて重ね合わせる。リッド板１１の上には、第１実施例と同様に各リッド１０をそれぞれ下向きに付勢する付勢手段１６を配置して、各ベース１にリッド１０を概ね一様に押圧し接触させる。
【００２４】
この状態で、ベース２及びリッド板１１を封止装置内に搬送し、該封止装置内を真空に減圧し又は更に窒素雰囲気に置換した後、上方から各ベース１の上端面と対応するリッド１０の下面とを接合させる部分にレーザビームＡを照射する。これにより、リッド板１１表面の金属ろう材１２を溶融させて、各ベース１とリッド１０とを順次接合して気密封止する。次に、リッド板１１の各細溝１４の間に残る前記連結部分をレーザビームＢの照射により切断して各リッド１０を個片化し、圧電振動子を個片化する。
【００２５】
上記各実施例では、１つのレーザ装置を用いて、ベース１とリッド１０との接合及びリッド１０の個片化を行うことができるので、有利である。しかし、本発明によれば、電子ビーム又はシーム溶接を用いて、ベース１とリッド１０とを接合することができる。
【００２６】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明はその技術的範囲において上記実施例に様々な変形・変更を加えて実施することができる。例えば、上記各実施例のベースは、セラミックシートの２層構造からなるが、必要に応じて３層又はそれ以上の積層構造にすることができ、またセラミック材料以外に従来公知の様々な材料で形成することができる。また、上記実施例は圧電振動子の製造方法であるが、本発明は、圧電振動片以外にＩＣチップなどの各種電子部品をパッケージに気密封止する様々な電子デバイスの製造方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（Ａ）図は本発明の第１実施例に使用するベース板を示す斜視図、（Ｂ）図はその断面図。
【図２】（Ａ）図は図１のベース板を製造する工程を示す斜視図、（Ｂ）図はベース板を構成する第１層のセラミックシートを示す部分拡大図。
【図３】（Ａ）図は本発明の第１実施例に使用するリッド板を示す斜視図、（Ｂ）図はその部分拡大平面図。
【図４】第１実施例においてレーザビームによりベース板とリッド板とを接合する要領を示す断面図。
【図５】（Ａ）図は本発明の変形例に使用するリッド板を示す部分拡大平面図、（Ｂ）図はそのＶ−Ｖ線における断面図。
【図６】本発明の第２実施例に使用するベース及びこれに搭載した圧電振動片を示す一部破砕斜視図。
【図７】第２実施例においてレーザビームによりベース板とリッド板とを接合する要領を示す断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１，１８…ベース、２…ベース板、３，４，１８ａ，１８ｂ…セラミックシート、５，１９…電極及び配線パターン、６…開口、７，２０…キャビティ、８…金属めっき層、９，２１…圧電振動片、１０…リッド、１１…リッド板、１２…金属ろう材、１３，１５…外形、１４…細溝、１６…付勢手段、１７…部分、１７ａ…凹み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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